-
Vorrichtung zur Kühlung umlaufender poröser Schleifscheiben Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kühlung umlaufender poröser Schleifscheiben,
bei denen das Kühlmittel durch Kanäle in die im übrigen seitlich geschlossene Bohrung
des Schleifkörpers eindringt und diesen unter der Wirkung der Fliehkraft beim Umlauf
durchströmt. Dabei ist die Verwendung von Schleifkörpern vorgesehen, die ein für
Wasser durchlässiges Gefüge haben. Solche Vorrichtungen und solche Schleifkörper
sind bekannt, letztere z. B. in Form keramisch gebundener Schleifkörper. Die Zentrierung
und Befestigung solcher Schleifkörper, die eine größere Bohrung besitzen, als der
Durchmesser der den Schleifkörper tragenden Welle beträgt, geschieht dabei mittels
Befestigungsflansche, die zur Bohrung des Schleifkörpers passend ausgebildet sind.
-
Eine bekannte Ausführung einer derartigen Innenkühlung sieht vor,
daß eine Hohlwelle mit radialen Kanälen verwendet wird, durch die das Kühlmittel
dem Schleifkörper zugeleitet wird. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß die Welle
unerwünscht geschwächt und die zuführbare Kühlmittelmenge beschränkt ist und daß
die Fertigung solcher Wellen sehr kostspielig ist.
-
Bei einer anderen bekannten Ausführung einer solchen Innenkühlung
ragt das Zuführrohr des
Kühlmittels mit seinem frei auslaufenden
Austrittsende in eine Bohrung eines Befestigungsflansches hinein, die verhältnismäßig
großen, wenn auch kleineren Durchmesser als die Bohrung des Schleifkörpers besitzt.
Von dieser weiten Bohrung führen Kanäle in den durch die Bohrung des Schleifkörpers
zwischen diesem und der Welle gebildeten Ringraum. Bei dieser Ausführung kann grundsätzlich
nur die Differenz derjenigen Zentrifugalkräfte zur Förderung des Kühlmittels durch
den Schleifkörper ausgenutzt werden, die einerseits am inneren Umfang der Schleifkörperbohrung,
andererseits an dem Halbmesser bestehen, der dem Halbmesser der beiden Bohrungen
des Befestigungsflansches gleich ist. Diese Differenz der Fliehkräfte überwindet
den Eintrittswiderstand des Kühlmittels am Umfang der Schleifkörperbohrung und begrenzt
somit entsprechend die Menge an Kühlmittel, die bei gegebener Drehzahl maximal in
den Schleifkörper eingepreßt werden kann, gleichviel, welche Menge an Kühlmittel
und mit welchem Druck dieses der Bohrung des Befestigungsflansches zugeführt wird.
Eine über die vorgenannte Grenze hinausgehende Zufuhr von Kühlmittel in der Zeiteinheit
führt notwendigerweise dazu, daß dieser Überschuß axial vom Befestigungsflansch
abströmt, weil die Fliehkraftdifferenz nicht ausreicht, diesen Überschuß in den
Schleifkörper hineinzupressen.
-
Tatsächlich erlaubten daher die bekannten Vorrichtungen zur Innenkühlung
der letztgenannten Art nur eine unzureichende Zufuhr von Kühlmittel in so geringer
Menge, daß besondere Maßnahmen zur gleichmäßigen Verteilung dieser Menge über die
Gesamtfläche der Bohrung des Schleifkörpers getroffen werden mußten. Trotz solcher
Maßnahmen bleibt die Kühlmittelzufuhr insbesondere in den häufigen Fällen unzureichend,
in denen große oder walzenförmige Schleifkörper und/oder beim Schleifen stark beanspruchte
Schleifkörper, gegebenenfalls bei hoher Drehzahl gekühlt werden sollen, ohne daß
eine nachteilige Erhitzung, etwa hitzeempfindlicher Werkstoffe, auftritt.
-
Es ist auch eine mit Löchern und durchlässigen Schlitzen versehene
Scheibe aus Metall bekannt, der körniges Schleifmittel, z. B. Sand, mit Wasserzusatz
über einen feststehenden Gleitring und eine hohle Nabe der Metallscheibe zugeführt
wird. Die Mischung von Schleifmitteln und Wasser tritt durch Bohrungen der Schleifscheibenstirnseite
oder der Umfangfläche unter Fliehkraftwirkung aus. Dabei hat der die Antriebswelle
umgebende Hohlraum die Wirkung, daß die gesamte, auf den vollen Halbmesser der Bohrung
der rotierenden Scheibe zu berechnende Fliehkraft zur Einführung des in Wasser aufgeschwemmten
Schleifmittels ausgenutzt wird, wobei das gleichzeitig beschleunigte Wasser nur
als zusätzlicher Träger des körnigen Schleifmittels dienen soll und deshalb nur
in begrenztem Mengenverhältnis zum Schleifmittel zugesetzt werden darf, so daß eine
nennenswerte Beeinflussung der Kühlung des Schleifvorganges durch die Flüssigkeit
nicht eintritt, soweit nicht überhaupt die durch die unterschiedlichen spezifischen
Gewichte durch die Fliehkraftwirkung eintretende Trennung von Schleifmittel und
Flüssigkeit die Vorrichtung unanwendbar macht.
-
Im Gegensatz zu dieser bekannten Vorrichtung befaßt sich die Erfindung
nicht mit der Zuführung des Schleifmittels zu einer besonders ausgebildeten Metallscheibe,
sondern betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung von Kühlflüssigkeit zur Kühlung
eines umlaufenden porösen, aus Schleifmitteln bestehenden Schleifkörpers von innen
her. Gemäß der Erfindung werden die Nachteile der eingangs genannten bekannten Vorrichtung
zur Innenkühlung poröser Schleifkörper dadurch behoben, daß der Schleifkörper mittels
seiner Befestigungsflansche fest auf einer über die Schleifwelle geschobenen und
mit ihr z. B. durch Keile gegen Drehung verbundenen Hülse sitzt, die zwischen sich
und der Schleifwelle einen Hohlraum bildet, in dem das Kühlmittel unter Druck über
mindestens ein die Hülse lagerndes und gegen diese abgedichtetes Lager durch Kanäle
zuführbar ist. Dabei kann zweckmäßig und in an sich bekannter Weise der Umfang der
Schleifkörperbohrung größeren Durchmesser als die Hülse besitzen und seinerseits
einen Hohlraum zwischen sich und der Hülse bilden, dem das Kühlmittel durch weitere
Kanäle der Hülse unter der Fliehkraftwirkung und unter Druck zuströmt.
-
Die Erfindung macht also von dem genannten und an sich bekannten,
die Antriebswelle umgebenden Hohlraum zur Ausnutzung der Fliehkraftwirkung, jedoch
nicht zur Zuführung eines Schleifmittels, sondern zur Beschleunigung eines Innenkühlmittels
Gebrauch und schafft zu diesem Zweck durch die Hülse ein drehbares System, das,
abgesehen von dem porösen Schleifkörper selbst, eine in sich in axialer Richtung
vollkommen abgeschlossene druck-und flüssigkeitsdichte, an das feststehende Kühlmittelzufuhrrohr
angeschlossene Schleuder bildet, während die eingangs genannten bekannten Vorrichtungen
in der Achsrichtung offene und daher nur beschränkt wirksame Schleudern darstellen.
Durch die Erfindung wird daher die Möglichkeit geschaffen, nicht nur die auf den
vollen Halbmesser der Bohrung des Schleifkörpers zu berechnende Fliehkraft, sondern
zusätzlich auch noch Zuführdruck zur Förderung des Kühlmittels in den Schleifkörper
hinein und durch diesen hindurch nutzbar zu machen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil,
daß die bei den bekannten Vorrichtungen gegebene Begrenzung der Kühlmittelmenge
in der Zeiteinheit wegfällt und ohne jede Schwierigkeit große Kühlmittelmengen durch
den Schleifkörper gefördert werden können.
-
Das abgedichtete Lager für die Hülse und die Kühlmittelzufuhr ist
zweckmäßig ein Gleitlager, dessen Abdichtung gegen die Hülse durch Dichtungsringe,
z. B. Simmerringe, bewerkstelligt ist und das die ortsfeste Kühlmittelzuleitung
dicht aufnimmt.
-
Im vorstehend ausgeführten Sinne des Grundgedankens der Erfindung
kommt es natürlich nicht darauf an, daß gerade dieses in erster Linie als Abdichtmittel
dienende Lager zugleich auch die mechanische
Belastung der Welle
vom Schleifkörper her selbst in größerem Umfange aufnimmt, wenngleich für die bevorzugte
Ausführung der Erfindung diese doppelte Ausnutzung dieses Lagers als Anschluß-und
Abdichtmittel für die Kühlmittelzuleitung und zugleich als tragendes Lager besonders
vorteilhaft ist.
-
Bei umlaufenden Schleifkörpern größerer Breite, z. B. walzenförmigen
Schleifkörpern, kann die Zufuhr des dann in größerer Menge benötigten Kühlmittels
bzw. Kühlwassers von beiden Seiten des Schleifkörpers her mittels je eines abgedichteten
Lagers der vorgenannten Art erfolgen, wobei die Kühlmittelzufuhr durch beide Lager
hindurch vor sich geht.
-
Bei der Ausführung der Erfindung sind besondere Hilfsmittel zur Verteilung
des Kühlmittels auf die Innenfläche der Schleifkörperbohrung im allgemeinen und
insbesondere dann nicht erforderlich, wenn diese Bohrung, wie erwähnt, außerhalb
der Hülse in an sich bekannter Weise einen Hohlraum bildet. Zufolge dieses Hohlraums
steht eine entsprechend größere Fliehkraft als am äußeren Hülsenumfang zur Überwindung
des Eintrittswiderstandes des Schleifkörpers zur Verfügung. Außerdem brauchen die
durch die Hülsenwandung in diesen Hohlraum hineinführenden Kühlmittelkanäle im Querschnitt
nur klein im Verhältnis zur Breite der Bohrung gewählt zu werden, so daß die Hülse
nicht wesentlich geschwächt wird. Gleichwohl kann man und ist es bei walzenförmigen
Schleifkörpern erwünscht, eine Vielzahl von Kanälen oder Durchbrechungen über die
Hülse zu verteilen, die in den Hohlraum der Bohrung des Schleifkörpers hineinführen.
-
Die Möglichkeit, gemäß der Erfindung besonders große Mengen von Kühlflüssigkeit
in der Zeiteinheit durch den Schleifkörper hindurchzutreiben, macht die Verwendung
von Schleifkörpern besonders hoher Porosität erwünscht, deren Hohlraumvolumen in
an sich bekanter Weise mehr als 50% des Schleifkörpervolumens beträgt. Bekanntlich
kann zu diesem Zweck die Porosität des Schleifkörpergefüges beim Aufbau der Schleifkörper
künstlich erhöht werden.
-
Beispielsweise wird ein Schleifkörper von 54,5°/0 Porenvolumen auf
folgende Weise hergestellt: iooo g Schleifmittel der Korngröße 55, 170 g Bindemittel,
75 ccm Kohlengries der Körnung 55 werden mit Wasser zu einem gießfähigen Brei ausgemacht,
der in Formen gegossen wird, nach dem Trocknen vorgedreht und bei etwa I300 ° C
gebrannt wird.
-
Ferner empfiehlt es sich im Sinne der erfindungsgemäß erreichten starken
Kühlmittelzufuhr zum Schleifkörper einen Schleifkörper zu verwenden, dessen Oberfläche
durch Anbringung von Ausnehmungen, wie Nuten, Schlitze oder Rillen, in an sich bekannter
Weise, jedoch gerade nur in dem Bereich vergrößert ist, der außerhalb der Befestigungsflansche
liegt. Diese Vergrößerung ist für Schleifsysteme mit Innenkühlung der eingangs genannten
Art ebensowenig bekannt wie die Verwendung von Schleifkörpern mit der vorgenannten
hohen Porosität, sondern nur für andere Zwecke unabhängig von Kühlsystemen. Die
Anwendung dieser Maßnahmen bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem erbringt aber gerade
hier den besonderen Vorteil, daß die im Übermaß zur Verfügung stehende Kühlmittelmenge
auch tatsächlich durch einen großen Schleifkörper hindurchgetrieben werden kann,
in diesem Verstopfungen durch Verunreinigung des Kühlmittels verhindert und eine
Ausspülung des hochporösen offenen Schleifscheibengefüges herbeiführt.
-
Bei Schleifkörpern mit großen Abmessungen, wie z. B. Kurbelwellenschleifscheiben,
kann die Zahl der die Hülse auf der Schleifwelle tragenden Sitze vermehrt werden.
In diesem Falle sind diese Sitze mit Bohrungen oder Durchtrittskanälen versehen,
falls sie in der Bahn des Kühlmittelstroms liegen.
-
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Fig. I einen Längsschnitt durch die Gesamtvorrichtung
mit einem Schleifkörper ohne Nuten, Fig. 2 einen Schnitt durch einen zusätzlichen
Sitz für die Hülse bei einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3
einen Längsschnitt nach der Linie a-b des Sitzes der abgeänderten Ausführungsform
nach Fig. 2 und Fig. 4 schaubildlich einen für für die Ausführung der Erfindung
geeigneten Schleifkörper mit radialen Nuten.
-
Über die Schleifwelle I ist eine Hülse 4 geschoben, deren Enden Sitze
für die Hülse bilden und durch Aufpressung oder durch eine Keilnutverbindung 12,
13 gegen Drehung mit der Schleifwelle i verbunden sind. Auf der Hülse 4 sitzen fest
aufgekeilt die Befestigungsflansche 3 für eine hochporöse Schleifscheibe 2, deren
Bohrung mit der Hülse einen seitlich abgeschlossenen Hohlraum 14. bildet.
-
Die Hülse 4 läuft zusammen mit der Welle i innerhalb eines Gleitlagers
6 um, das mittels Simmerringen 17 gegen die Hülse abgedichtet ist und auf einem
Lagerbock io ruht: In das Lager mündet eine ortsfeste Leitung 9 für die Zufuhr des
Kühl-. mittels, z. B. Wasser. Das Ende der Leitung 9 oder des Lagerhohlraumes, in
den sie mündet, liegt über Kanälen 15, die die Hülse 4 durchbrechen. Die Kanäle
15 münden in den von der Hülse mit der Welle i gebildeten Hohlraum B. Aus diesem
Hohlraum führen Kanäle 5 in den Hohlraum 14 der Bohrung des Schleifkörpers 2.
-
Das Kühlmittel dringt in der Pfeilrichtung durch die Leitung 9 und
die Kanäle 15 in den Hohlraum 8 ein, verläßt diesen durch die Kanäle 5 und wird
durch die Fliehkraftwirkung von der Bohrung des Schleifkörpers durch diesen hindurch
nach außen getrieben, wenn der Schleifkörper umläuft. Es wird also auf einfachste
Weise eine sehr vorteilhafte Innenkühlung des Schleifkörpers erreicht.
-
Bei großdimensionierten Schleifkörpern empfiehlt es sich, der Hülse
4 mehrere Sitze gemäß Fig.2 und 3 zu geben. Diese bilden gemäß Fig.2 einen inneren
Bund 16 der Hülse, der axial mit Bohrungen 11 für den Durchtritt des Kühlmittels
durchbrochen
ist. In diesem Fall ist die Hülse 4a bezeichnet. Die
Ausgestaltung der Vorrichtung ist an den in Fig.3 weggebrochenen Teilen übereinstimmend
mit Fig. i zu denken, abgesehen davon, daß ein großer oder walzenförmiger Schleifkörper
auf die Hülse 4a aufgebracht wird.
-
Ein mit Nuten gemäß Fig.4 oder anderweitig versehener Schleifkörper
2a kann an Stelle des Schleifkörpers 2 bei einer Vorrichtung nach Fig. i vorteilhaft
verwendet werden.